前言

本章关于vivado仿真软件的使用介绍

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、Vivado Simulato介绍

Vivado Simulato是我们的仿真模拟器，用于硬件调试和判断代码正确性。
Vivado 设计套件内部集成了仿真器Vivado Simulator，能够在设计流程的不同阶段运行设计的功能仿真和时序仿真，结果可以在Vivado IDE 集成的波形查看器中显示。Vivado 还支持与诸如ModelSim、Verilog Compiler Simulator (VCS)、Questa Advanced Simulator 等第三方仿真器的联合仿真。

二、功能仿真需要的文件

1．设计HDL 源代码，也被称为UUT（Unit Under Test）：可以是VHDL 语言或Verilog 语言，既可以是设计的顶层模块，也可以是设计的下层子模块。
2．测试激励代码，也被称为TestBench：根据UUT 顶层输入/输出接口的设计要求，来产生顶层输入接口的测试激励并监视顶层输出接口。由于不需要进行综合，书写具有很大的灵活性。
3．仿真模型/库：根据设计内调用的器件供应商提供的模块而定，如：FIFO、ADD_SUB 等。在使用Vivado Simulator 时，仿真器所需的仿真模型/库是预编译好并集成在Vivado 中的，因此不需要进行额外的预编译操作，直接加载HDL 设计和TestBench 即可执行仿真。

三、具体步骤

在Vivado IDE 中进行仿真，首先需要创建一个TestBench。我们点击“Sources”窗口中的“+”号（Add Sources 命令），在弹出的窗口中选择“Add or Create Simulation Sources”，如下图所示：

点击next，在接下来的页面中点击“Create File”，如下图所示:

在弹出的对话框中输入TestBench 的文件名“tb_led_twinkle”，如下图所示：

![](https://img-blog.csdnimg.cn/63220601fd534f6e859f21f0c1cfa3ab.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6I-c5piv5Y6f572q77yM5oiR5pyJ572q,size_9,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/241644ba368d4bdcbda891b83f9cf261.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA6I-c5piv5Y6f572q77yM5oiR5pyJ572q,size_14,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

TestBench 源文件名称的前缀“tb_”可以用来向用户示意：该源文件是一个TestBench 源文件，仅用于
仿真，并不能用于设计的综合和实现。建议大家按照这种规范来创建TestBench，以免设计源文件和仿真源
文件相混淆。
点击OK，然后直接点击“Finish”即可，如下图所示：

在弹出的自动定义模块窗口中我们直接点击OK 即可，结束TestBench 源文件的创建，如下图所示：

此时我们就可以在Source 窗口中看到刚刚创建的TestBench，双击打开它后发现其模块内部什么都没有定义，如下图所示：

然后写入test bench的代码

`timescale 1ns / 1ps //仿真时间单位/仿真时间精度module tb_led_twinkle();reg sys_clk;reg sys_rst_n;wire [1:0]led;initial beginsys_clk = 1'b0;sys_rst_n = 1'b0;#200sys_rst_n = 1'b1;endalways #10 sys_clk = ~sys_clk;//生成时钟led_twinkle u_led_twinkle(.sys_clk          (sys_clk),  //系统时钟.sys_rst_n        (sys_rst_n),  //系统复位，低电平有效.led           (led)   //LED灯);    endmodule

保存之后，因为仿真主要看的是逻辑功能，所以有时候为了快一点，可以先在源代码里修改一下。

在“Flow Navigator”窗口中点击“Run Simulation”并选择“Run Behavioral Simulation”，如下图所示：
Run Behavior Simulation 功能仿真

Run Post-Systhesis Functional Simulation 综合后的功能仿真

Run Post-Systhesis Timing Simulation 综合后的时序仿真

Run Post-Implementation Functional Simulation 实现后/布局布线后的功能仿真

Run Post-Implementation Timing Simulation 实现后/布局布线后的时序仿真
之后我们就进入了仿真界面，如下图所示：

（1）Scope 窗口。Scope（范围）是HDL 设计的层次划分。在Scope 窗口中，您可以看到设计层次结构。当您选择了一个Scope 层次结构中的作用域时，该作用域内的所有HDL 对象，包括reg、wire 等都会出现在“Objects”窗口中。您可以在“Objects”窗口中选择HDL 对象，并将它们添加到波形窗口中。

（2）Object 窗口。“Objects”窗口会显示在“Scopes”窗口中选择的范围内的所有HDL 仿真对象。例如，我们在Scope 窗口中选择“u_led_twinkle”，在“Objects”窗口中就会自动显示出led_twinkle 模块中所有的对象。如下图所示：

（3）波形窗口。用于显示所要观察信号的波形。若要向波形窗口添加单个HDL 对象或多个HDL 对象，在“Objects”窗口中，右键单击一个或多个对象，然后从下拉菜单中选择“Add to Wave Window”选项。例如，我们把“u_led_twinkle”模块下的“cnt”计数器添加到波形窗口中，如下图所示：

一般地，每当我们进行一次仿真时，都会把当前波形的配置信息保存下来，包括波形窗口中具有哪些信号等等，以便在下一次打开仿真器进行仿真时，继续使用上一次仿真的配置信息。我们点击波形窗口中的保存按钮，如下图所示：

之后会弹出“Save Waveform”对话框，提示用户将当前波形配置信息保存为“.wcfg”后缀的文件，且工具已经自动地输入了文件名“tb_led_twinkle_behav”，文件的保存目录也被工具自动设置为了当前的工程目录，所以我们保持其默认状态即可，直接点击“Save”。如下图所示：

注意，.wcfg 文件只是包含波形窗口的配置信息，并不包含波形的数据文件，波形的数据文件被存储在另外的文件中。

（4）仿真工具栏。仿真工具栏包含运行各个仿真动作的命令按钮，从左至右依次是：

• Restart：将仿真时间重置为零，此时波形窗口中原有的波形都会被清除。下次执行仿真时，会从0时刻重新开始。
• Run all：运行仿真，直到其完成所有事件或遇到HDL 语句中的stop或stop 或stop或finish 命令为止。注意，如果没有在TestBench 语句中加入stop或stop 或stop或finish 命令，当点击Run all 命令时，仿真器会无休止地一直仿真下去，除非用户点击仿真工具栏中的“Break”按钮来手动地结束仿真。但是，如果此时需要仿真的设计比较复杂，则仿真器在运行仿真时会耗费电脑大量的CPU 和内存资源，此时有可能会造成电脑卡顿甚至死机的情况。所以，如果设计比较复杂，且没有在TestBench 语句中加入stop或stop 或stop或finish 命令，最好不要轻易点击Run all 命令。
• Run For：运行特定的一段时间。紧随在后面的两个文本框用于设定仿真时长的数值大小和时间单位。
• Step：按步运行仿真，每一步仿真一个HDL 语句。
• Break：暂停当前仿真。
• Relaunch：重新编译仿真源并重新启动仿真。在使用Vivado 仿真器来调试HDL 设计时，您可能会根据仿真结果来对您的HDL 源代码进行修改。在修改完HDL 源代码后，可以点击Relaunch 按钮来重新加载UUT 设计和TestBench，以重新对修改后的HDL 源代码进行仿真。此时就不需要再关闭并重新打开仿真器了

在刚打开仿真器时，仿真器会首先将TestBench 中的信号加入到波形窗口中，并执行一段时长的仿真，仿真的时长由Settings 设置窗口中的参数值指定，如下图所示：

此时就可以看到波形窗口中就出现了波形，我们点击波形窗口中的显示工具栏中的“Zoom Fit”按钮，波形就会自动缩放到整个窗口，如下图所示：

然后查看之间的时间之类的。

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